基于ARM+Linux的中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)的研究

摘 要:隨著微電子技術(shù)以及計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式解決方案正逐步走入人們的生活。本文系統(tǒng)研究了一種基于ARM+Linux的中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)，分別進行系統(tǒng)硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計，以實現(xiàn)對中央空調(diào)控制系統(tǒng)各項數(shù)據(jù)的獲取，信息處理以及集中控制的功能。

關(guān)鍵詞:ARM+Linux 空調(diào)控制

中圖分類號:TB6文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0006-01

新世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，中央空調(diào)已經(jīng)逐步走入人們的生活，讓人們在炎炎的夏日和寒冷的冬天能夠享受到宜人的室內(nèi)環(huán)境。然而，隨著空調(diào)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及現(xiàn)代建筑理念地不斷改進，現(xiàn)代建筑內(nèi)部構(gòu)造越來越復(fù)雜，簡單直接使用中央空調(diào)已不能滿足這一變化的要求，在實際應(yīng)用中出現(xiàn)這樣那樣的問題，本文將系統(tǒng)探究一種基于嵌入式技術(shù)的中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)中央空調(diào)的智能化、人性化、簡易化控制。

1 中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)

在中央空調(diào)實際使用過程中，由于中央空調(diào)通常應(yīng)用在大型建筑的溫度調(diào)控，由于季節(jié)變化、建筑結(jié)構(gòu)多變等原因，中央空調(diào)的使用并不像人們想象中那么簡單，所以在中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)有著舉足輕重的作用，主要解決數(shù)據(jù)監(jiān)聽與接受、地理環(huán)境模擬、中央空調(diào)參數(shù)設(shè)置、中央空調(diào)運行狀態(tài)顯示以及中央空調(diào)運行狀態(tài)控制等五個任務(wù)，優(yōu)秀的中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)不能能夠滿足這些要求，還能夠起到節(jié)能、環(huán)保、低碳的作用。

2 嵌入式系統(tǒng)介紹

進入21世紀(jì)以來，隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機正逐步朝著小型化、微型化發(fā)展，這些計算機芯片體積小、處理能力強、數(shù)據(jù)處理速度快，能夠很好的滿足到電器控制、集中系統(tǒng)控制要求，而嵌入式技術(shù)正是這一領(lǐng)域中發(fā)展最快，技術(shù)最為成熟的一個方向，嵌入式技術(shù)是當(dāng)前計算機技術(shù)領(lǐng)域以及控制技術(shù)領(lǐng)域最為前沿和熱門的技術(shù)方向。硬件方面，隨著硅電子技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片技術(shù)正大踏步地向前飛躍，當(dāng)前ARM芯片以及DSP芯片成為嵌入式解決方案中硬件解決的兩個主要方向，其中ARM芯片處理速度快、可開發(fā)性高，是進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的主流芯片。軟件方面，進入21世紀(jì)以來，Linux操作系統(tǒng)被越來越多到應(yīng)用到各個領(lǐng)域中，并推出了眾多Linux操作系統(tǒng)版本，特別是嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，人們熟知的安卓手機操作系統(tǒng)就是一個較為流行的版本，Linux操作系統(tǒng)由于其代碼開源的特點，世界范圍內(nèi)所有程序員都可以根據(jù)實際情況增加或者刪除操作系統(tǒng)源代碼并將其公布到互聯(lián)網(wǎng)上，供所有的Linux開發(fā)者使用，正式由于這一特點，Linux操作系統(tǒng)正成為世界主流操作系統(tǒng)以及嵌入式開發(fā)的主流操作系統(tǒng)。

3 軟硬件設(shè)計

硬件電路設(shè)計，本文采用ARM9芯片作為集中控制系統(tǒng)的控制核心，外接有FLASH電路，SDRAM電路，LCD電子顯示屏電路，電源電路，串口通訊電路以及網(wǎng)絡(luò)通訊電路幾個部分。控制核心電路部分設(shè)計，處理器芯片選用ATMEL公司研發(fā)的AT91RM9200芯片，該芯片主頻高、處理速度快，能夠很好地滿足系統(tǒng)對硬件處理速度的要求；電源電路部分設(shè)計，本系統(tǒng)中要實現(xiàn)3.3V以及1.8V電路電壓的輸出，本文使用LM1117 低壓差線性調(diào)壓器電路來實現(xiàn)3.3V電壓以及1.8V電壓的輸出；存儲器電路設(shè)計，本文存儲器電路中設(shè)計到Nor Flash接口電路設(shè)計、Nand FLASH接口電路設(shè)計以及SDRAM接口電路設(shè)計，Nor Flash接口電路設(shè)計選用AT49BV322A芯片實現(xiàn)，該芯片存儲容量為32MB，數(shù)據(jù)寬度為16B，工作電壓區(qū)間在2.63V到3.6V之間，用來儲存系統(tǒng)啟動代碼以及操作系統(tǒng)內(nèi)核以及一定量的用戶程序，能夠滿足系統(tǒng)要求；SDRAM電路主要是用來存放系統(tǒng)的應(yīng)用程序，本文采用的SDRAM存儲芯片容量為32MB，工作電壓為3.3V，16B的數(shù)據(jù)寬度，使用兩片芯片搭建的芯片組完成SDRAM電路；NAND FLASH電路主要是用來存儲集控系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù)，本文采用K9F1208U 74HC245芯片實現(xiàn)NAND FLASH電路的構(gòu)建，該芯片擁有雙向總線驅(qū)動，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向緩沖，很好的滿足了系統(tǒng)對硬件的要求；串口通信電路主要實現(xiàn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元與控制核心、控制核心與執(zhí)行機構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通訊，本文采用MAX 232電平轉(zhuǎn)換芯片以實現(xiàn)控制核心中4個串口接口中三個接口的串口通信；網(wǎng)絡(luò)通訊電路設(shè)計，由于控制核心芯片內(nèi)只有網(wǎng)絡(luò)模塊，在物理層選用DM9161芯片即可實現(xiàn)芯片內(nèi)部與外圍以太網(wǎng)電路的網(wǎng)絡(luò)通訊；LCD電路設(shè)計，控制核心芯片中內(nèi)置有LCD接口電路，只需將參數(shù)匹配的LCD模塊直接由芯片內(nèi)置的LCD電路連接，即實現(xiàn)了LCD電路的完成。

系統(tǒng)軟件設(shè)計部分，本文上位機采用linux一個較為流行，非常適合嵌入式開發(fā)的發(fā)行版ubuntu，本文軟件部分主要涉及如下幾個部分:嵌入式操作系統(tǒng)移植、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊實現(xiàn)、LCD控制實現(xiàn)以及系統(tǒng)控制實現(xiàn)。嵌入式操作系統(tǒng)移植部分，完成嵌入式linux內(nèi)核移植操作，在上位機中搭建好ARM-LINUX交叉編譯環(huán)境，移植U-BOOT，進行編譯，通過上位機將內(nèi)核傳輸?shù)较挛粰C芯片中，進行系統(tǒng)編譯操作，完成嵌入式操作系統(tǒng)的移植；網(wǎng)絡(luò)通訊模塊部分主要有串口通訊部分以及網(wǎng)絡(luò)通訊部分，串口部分采用RS485串口通訊協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)部分采用UDP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，其中UDP網(wǎng)絡(luò)通訊部分，著重解決網(wǎng)絡(luò)報文的報文加載、報文傳輸、報文接受、報文解報等操作；LCD控制部分，安裝Linux操作系統(tǒng)下LCD顯示屏的驅(qū)動程序，然后使用集成圖形編輯軟件QT對顯示屏進行圖形控制設(shè)計，并將圖形程序與操作系統(tǒng)以及控制程序相集成；系統(tǒng)控制程序部分，本系統(tǒng)要完成中央空調(diào)集成控制系統(tǒng)的五個主要任務(wù)，數(shù)據(jù)監(jiān)聽與接受、地理環(huán)境模擬、中央空調(diào)參數(shù)設(shè)置、中央空調(diào)運行狀態(tài)顯示以及中央空調(diào)運行狀態(tài)控制，其中數(shù)據(jù)監(jiān)聽與接收部分由溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器等實現(xiàn)，地理環(huán)境模擬要結(jié)合具體季節(jié)以及具體建筑實際情況進行模擬，參數(shù)設(shè)置、運行狀態(tài)顯示以及運行狀態(tài)控制則是根據(jù)用戶需求進行算法編寫，最后完成。

4 結(jié)語

隨著微電子技術(shù)以及計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)中央空調(diào)控制技術(shù)已經(jīng)越來越不能滿足人們對生活的要求，與此同時，嵌入式技術(shù)正逐步走入人們的生活，改變著生活的方方面面。本文系統(tǒng)研究了一種基于ARM+Linux的中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)，分別進行系統(tǒng)硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計，硬件部分采用處理速度快、性能穩(wěn)定的ARM9芯片處理器作為核心的硬件控制電路，軟件方面使用嵌入式LINUX操作系統(tǒng)進行系統(tǒng)開發(fā)以及功能實現(xiàn)，以實現(xiàn)對中央空調(diào)控制系統(tǒng)各項數(shù)據(jù)的獲取操作，信息處理以及集中控制，完成了對中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)的研究，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、功能強大，能夠很好的滿足人們的各項要求。